Switch für die Plug&Play-Integration von GigE-Vision-basierter Bildverarbeitung

...braucht es eine intelligente und zuverlässige Versorgung mit Daten und Power. Deshalb bietet ein neuer Switch unter anderem leistungsfähiges Power over Ethernet Plus für die Energieversorgung von Industriegeräten.

Bei industriellen Herstellungsprozessen sorgt das Überwachen und Steuern mit Kamerasystemen für Flexibilität und sichert die Qualität der Produkte. Deshalb werden Bildverarbeitungssysteme immer stärker in die industriellen Herstellungsprozesse integriert. Dazu benötigen die Systeme neben einer stabilen Datenkommunikation mit hoher Bandbreite eine zuverlässige Versorgung mit Energie.

Die neuen Ha-VIS-eCon-Ethernet-Switches von Harting erfüllen diese Anforderung und bieten die vollständig integrierte Lösung zur Daten- und Energieübertragung in einem Gerät. Um die Vorteile von Ethernet auch für die Bildverarbeitung beizubehalten, wurde der auf Gigabit Ethernet basierende Interface-Standard GigE Vision verabschiedet. Die neuen Ha-VIS-Ethernet-Switches arbeiten somit perfekt mit allen Kamerasystemen, die auf diesem Standard basieren, zusammen.

Das vollständig neu konzipierte Ethernet-Switch-Portfolio umfasst mehr als 200 unterschiedlichen Varianten. Zwei unterschiedliche kompakte und platzsparende Gehäusebauformen garantieren die bestmögliche Ausnutzung des vorhandenen Platz im Schaltschrank. Die Switche der Ha-VIS-eCon-3000-Familie ermöglichen durch ihre schmale Bauform eine sehr hohe Packungsdichte auf der Hutschiene im Schaltschrank, während sich die Ha-VIS-eCon-2000-Switche durch das extrem flache Design auszeichnen. Mit einer Datenübertragungsrate von 1000 Mbit/s gleichzeitig auf allen Ports und durch die Unterstützung von PoE+, bietet die Ha-VIS-eCon-Baureihe Funktionen, die ein effizientes und zukunftssicheres Anlagendesign ermöglicht.

Sowohl Varianten der eCon-2000- wie auch der eCon-3000-Ethernet-Switches stellen eine Bandbreite von 1000 Mbit/s Full Gigabit Ethernet (Full GbE) für Applikationen mit hohem Datendurchsatz zur Verfügung. Alle Switches basieren auf einer Non-Blocking-Store-and-Forward-Switching-Architektur. Somit ist die volle Bandbreite auch bei Beschaltung aller Ports zu jeder Zeit abrufbar und garantiert.

Alle Full Gigabit Ethernet Switche bieten zudem die Unterstützung von überlangen Ethernet Frames (Jumbo Frames), die unter anderem von Kamerasystemen generiert werden können. Der GigE-Vision-Standard setzt auf diese in der Industrie etablierte Technologie auf. Power over Ethernet (PoE) ermöglicht die Übertragung von Daten und Power über ein Kabel, dem Standard Ethernet Datenkabel. Switche, die auf diese Weise Endgeräte mit Energie versorgen können, werden als PSE (Power Sourcing Equipment) bezeichnet, während die versorgten Endgeräte als PD (Powered Device) gekennzeichnet werden.

PoE ist ein IEEE-Standard, der aktuell in zwei unterschiedlichen Versionen vorliegt: zum einen der bereits seit 2003 verabschiedete Standard 802.3af, der eine Leistungsübertragung von bis zu 15,4 Watt pro Port zulässt, und zum anderen die aktuelle Version 802.3at mit der Bezeichnung PoE+. Dieser ermöglicht eine Energieübertragung von bis zu 34,2 Watt. Für das angeschlossene Endgerät stehen nach Leitungsverlusten mindestens 25,5 Watt zur Verfügung. Die Ha-VIS-eCon-Switche der nächsten Generation unterstützen den aktuellen Standard und können auf bis zu vier Ports die volle PoE+ Leistung gleichzeitig zur Verfügung stellen.

In Summe stehen also pro Switch über 100 Watt Leistung für die Endgeräte zur Verfügung. Auf diese Weise können neben hochauflösenden intelligenten Kamerasystemen auch Endgeräte mit einem sehr hohen Energiebedarf, wie leistungsstarke WLAN-Access-Points, versorgt werden. Beim Einsatz von PoE Switchen besteht keine Gefahr von Beschädigungen für nicht PoE-fähige Endgeräte.

Bevor die Energieversorgung aktiviert wird, wird vom eCon-Switch zunächst überprüft, ob das angeschlossene Endgerät eine Versorgung durch PoE zulässt und um welche Leistungsklasse es sich handelt. PoE+ unterscheidet zwischen fünf Leistungsklassen, die sich durch die Höhe der benötigten Leistung unterscheiden. Dieser Vorgang ist in wenigen Mikrosekunden abgeschlossen.

Die Integration von GigE-Vision-Bildverarbeitungssystemen gestaltet sich einfach und effizient, ein separates Netzteil zur Spannungsversorgung der Industriekameras sowie die Versorgungsleitung entfallen. Daten und Power teilen sich die bestehende Ethernet-Infrastruktur. Das reduziert die Materialkosten und den Aufwand bei der Installation. Ein entscheidender Vorteil ist auch, dass beim Einsatz von Gigabit Ethernet in Kombination mit PoE die vollen 100m bei der Positionierung der Kameras zur Verfügung stehen. Bestehende Installationen können ebenfalls weiterverwendet und nachgerüstet werden.

Roboter können mit zusätzlichen Kameras deutlich effizienter arbeiten und komplexere Aufgaben erfüllen. Durch maschinelles Sehen lassen sich Fertigung und Qualitätssicherung häufig zu einem Arbeitsschritt zusammenfassen, sodass Fehler bereits früh in der Produktionskette erkannt werden können. Über den PoE/PoE+ Standard hinaus, bieten Varianten des Ha-VIS-eCon-Portfolios die Option für einen integrierten DC/DC-Spannungswandler. Die Switche können in diesem Fall mit 24V DC statt der üblicherweise benötigten 48/54V DC versorgt werden. Die Verwendung von bereits vorhandenen Netzteilen ist somit gewährleistet und die Kosten für ein spezielles PoE- Netzteil entfallen somit ebenfalls. aru